Geulen aan de oppervlakte van de planeet Mars worden vaak gezien als bewijs dat er ooit water moet hebben gestroomd. Microzwaartekrachtsonderzoek van de Universiteit van Amsterdam, Universiteit Utrecht en TU Delft laat echter zien dat de geulen op Mars ook zonder water gevormd kunnen zijn.

Als je korrelig materiaal zoals suiker, grind of zand op een hoopje legt, vormt zich een kegel. De hoek waaronder de wanden van de kegel staan is afhankelijk van het type materiaal en heet de statische rusthoek. Als je meer materiaal toevoegt om de helling steiler te maken, ontstaat een lawine van suiker-, zand- of grindkorrels die net zo lang blijft stromen totdat de kegelwanden weer terug zijn bij de statische rusthoek. Op Aarde is de statische rusthoek van glad materiaal ca. 20 graden, terwijl ruw, hoekig materiaal stabiel blijft tot een hoek van ca. 40 graden.

Tijdens het bestuderen van de wanden van geulen op de planeet Mars, kwamen onderzoekers in het verleden tot de conclusie dat ze niet steil genoeg zijn om door lawines van vrij stromende korrels gevormd te zijn. Om te verklaren waarom er kennelijk toch lawines zijn geweest bij een helling die minder steil is dan de statische rusthoek, nam men aan dat er water aanwezig moet zijn geweest dat als smeermiddel diende. Of zelfs dat het materiaal direct door water is afgezet, net zoals rivieren op Aarde sediment afzetten.

Bovenstaande verklaringen houden echter alleen stand als de statische rusthoek van materiaal op Mars hetzelfde is als die op Aarde. Onderzoek van Maarten Kleinhans van Universiteit Utrecht samen met Sebastiaan de Vet van het Instituut voor Biodiversiteit en Ecosysteem Dynamica (IBED) aan de UvA en collega’s van TU Delft laat zien dat dit waarschijnlijk niet het geval is. De sleutel ligt in het feit dat de zwaartekracht op Mars slechts 38% van die op Aarde is.

Om de lagere zwaartekracht op Mars na te bootsen en het effect ervan op de statische rusthoek van verschillende materialen te testen, heeft het onderzoeksteam gebruikgemaakt van een serie paraboolvluchten. Tijdens de achtbaanachtige vluchten werden langzaam draaiende cilinders met daarin verschillende materialen achtereenvolgens blootgesteld aan een verminderde zwaartekracht gelijk aan één tiende van de normale zwaartekracht op Aarde, aan de normale zwaartekracht op Mars en tenslotte de normale zwaartekracht op Aarde.

De resultaten laten een behoorlijke afname van de statische rusthoek onder verlaagde zwaartekracht zien. Kennelijk zorgt een lagere zwaartekracht, zoals op Mars, voor verminderde interne wrijving van de korrels in een lawine. Hiermee kan verklaard worden hoe op Mars geulen konden ontstaan onder een hoek die minder steil is dan onder Aardse zwaartekracht. Op meer fundamenteel vlak geven de resultaten aanleiding tot twijfel over de heersende opvatting dat de statische rusthoek een eigenschap is die uitsluitend van het type materiaal afhankelijk is en niet van externe factoren.

Het onderzoek is gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research in november 2011.